人教版选修3-2交变电流章末检测

1、章末检测卷二（第五章）（时间：90分钟 满分：100分）、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分）1 如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度3匀速转动，能产生正弦交变电动势 e= BSsin啲图是（）ABCD答案 A解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势e= BScosint由此判断，只有A选项符合.2. 500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程，我省超高压输电工程正在紧张建设之中若输送功率为 3200万千瓦，原来采用200千伏输电， 由于输电线有电阻而损失的电功率为 P损，则采用500千伏超高压输电后

2、，在输 电线上损失的电功率为（设输电线的电阻未变）（）A. 0.4P 损B. 0.16P 损C. 2.5P 损D . 6.25P 损答案 BP2解析 根据P损=子可知：当输电电压由200kV升高到500kV时，其线路损耗由P损减小到0.16P损，选项B正确.3. 一交流发电机，当转速为ni时，其交变电动势e= 220sin（100 t*V，现有如下 的说法，其中正确的是（）A .在t = 0时，线圈中的磁通量为0B. 该交流发电机线圈的转速为 50r/sC. 若加在标有“ 220V.100W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D. 若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变 答案

3、 B解析 因为交变电流的瞬时表达式为 e= Emsint其中Em = nBSo表示最大值， 3= 2n当转速用r/s作为单位时，转速与频率的数值相等.最大值为有效值的,2 倍，则该电动势的最大值为220 V，而灯泡的标注值是有效值，所以选项 C、D 错误，选项B正确当t = 0时，e= 0,此时线圈处于中性面的位置，磁通量最 大，因此选项A错误.4如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20： 1，原线圈接正弦交流电源，畐懺圈接入“ 220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 （）A .电流表的示数为IAB. 电源输出功率为1200WC. 电流表的示数为IAD. 原线圈两端电压为11V答

4、案 C解析 副线圈电压U2 = 220 V，电流b = Up2= * A，则原线圈两端电压 Ui= 201|3X U2 = 4400 V，电流h = 2qx I2=220 A，所以电流表示数为220 A，选项A、D错误，C正确.电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为 60 W，选项B错误，故 选C.5. 多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇，过去是用变压器来实现上述调节的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或风扇的转速. 现 在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的， 如图2所示为一 个经过双向可控硅电子元件调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个1 11周期

5、中，前面的4被截去，从而改变了电灯上的电压，那么现在电灯上的电压为CUm c. 2图2UmBUUmD. 4答案 CUm 2U2 宦）解析 由有效值的定义知-rT = R X6. 如图3甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比 ni : n2 = 6 : 1,副线圈 两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中 L为电感线圈、C为电容 器、R为定值电阻.当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发 光.如果加在原线圈两端的交流电的峰值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变后与改变前相比，下列说法中正确的是（）甲乙图3A .副线圈两端的电压有效值均为 6VB. 副线

6、圈两端的电压有效值均为 108 2VC. 灯泡I变亮，灯泡U变亮D. 灯泡U变暗，灯泡川变亮答案 D解析 由题图乙知，所接电压峰值为36V，由半=，则副线圈峰值电压为6V，U2 n2有效值为3 2V，A、B错误；当频率变为原来的2倍，则电感对交流电阻碍变大，电容对交流电阻碍变小，电阻不变，C错误，D正确.二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分.每题至少有两个选项正 确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分）7如图4甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕 与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示,则（）图4A .两次t = 0时刻线圈平

7、面均与中性面重合B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为2 : 3C. 曲线a表示的交变电动势频率为25HzD. 曲线b表示的交变电动势有效值为10V答案 AC解析 A.从图象可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故A正确.B. 从图象可知，曲线a、b对应的线圈转动的周期之比为 2 : 3,则转速之比为3 : 2,故B错误.C. 由图象可知曲线a的周期Ta = 4X 10_2s,贝U曲线a表示的交变电动势频率fa1= r = 25Hz，故 C 正确.I aD.交变电动势的最大值Em = nBSo，贝U曲线a、b表示的交变电动势的峰值之比的有效值为为E ma : Embma= 10V，故曲线b表示的

8、交变电动势8. 如图5甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5A的保险丝L,原线圈匝数m = 600匝，副线圈匝数 吃=120匝.当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接（）屮A .阻值为14.4 0的电阻B. 并联两盏“ 36V,40W”的灯泡C. 工作频率为10Hz的电视D. 耐压值为36V的电容器答案 AB解析 理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知， 原线圈中交变电源的周期为0.02 s,频率为50 Hz，则副线圈得到的交变电流的 频率也为50 Hz，故接入工作频率为10 Hz的电视不能正常工作，C错误；由题 图乙

9、可知，原线圈所接电源的电压有效值为180 V,由理想变压器特点可知，变120压比等于匝数比，贝U U = 60）X180 V，得U = 36 V，B中两灯泡接入电路时，原一4线圈中的电流h = 9 A宀0.44 AV0.5 A，B正确；副线圈两端电压的有效值为 36V，但其最大值大于电容器的耐压值，故D错误；由理想变压器特点可知，原、2副线圈消耗的功率相等，则i36RO- = 180 VX 0.5 A，解得R= 14.4 0 A正确.9. 如图6所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S,下列说法正确的是（）图6A. P向下滑动时，灯L变亮B. P向下滑动

10、时，变压器的输出电压不变C. P向上滑动时，变压器的输入电流变小D. P向上滑动时，变压器的输出功率变大答案 BD解析 由于理想变压器输入电压 U1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L亮度不随P的滑动而改变，故选项A错误，选项B正确.P向 上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R总减小，由12二严知,R总通过副线圈的电流I2增大，输出功率P2二U2b增大，再由甘當知输入电流I1也 增大，故选项C错误，D正确.10. 如图7所示，在远距离输电过程中，若保持升压变压器原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是（）图7A .升高Ui会减小输电电流12B. 升高Ui会增大线路

11、的功率损耗C. 升高Ui会增大线路的电压损耗D. 升高Ui会提高电能的利用率 答案 AD1解析 提高输电电压Ui，由于输入功率不变，则Ii将减小，又因为12 = li，所n2以I2将减小，故A正确；线路功率损耗 P损=i2r,因此功率损耗在减小，电压 损失减小，故B、C错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高，故D正确.三、填空题（本题共2小题，共i2分）ii. （6分）一交流电压随时间变化的图象如图8所示，则此交流电的频率是Hz,若将该电压加在iOy F的电容器上，则电容器的耐压值不应小于V;若将该电压加在一阻值为ik Q的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作,A.答案 50 200 O.i

12、4i解析 由题图知T= 0.02 s, Um = 200 V而f=所以f = 50 Hz,电容器耐压值应不小于200 V,Um 1100 22R二壶 A 14 A.因为保险丝熔断电流指有效值，所以电路中保险丝熔断电流不能低于0.14 A.12. （6分）如图9所示，理想变压器原线圈与一 10V的交流电源相连，副线圈并 联两个小灯泡a和b.小灯泡a的额定功率为0.3W，正常发光时电阻为30Q已知 两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为 0.09A，可计算出原、副线圈的匝数比 为流过灯泡b的电流为A.答案 10 : 3 0.2.2解析 由P= UR可知灯泡a两端电压即副线圈两端电压，U2=，PR=

13、3V，故n2=U = T，再由理想变压器输入功率等于输出功率可得1山仟Pa+ lbU2,故lb= 0.2A.四、计算题（本题共4小题，共44分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和 重要解题步骤，有数值计算的要注明单位）13. （10分）一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度3绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数100匝.穿过每匝线圈的磁通量 随时间按正弦规律变化，如图10所示，发电机内阻r = 5.0 Q外电路电阻R= 95Q. 已知感应电动势的最大值Em =n，其中 m为穿过每匝线圈磁通量的最大值求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数.答案 1.4A解析从一t图象可以

14、看出m = 1.0X 10-2Wb，T= 3.14X 10 一 2 s.已知Em= n 3m，2n，故电路中电流最大值Im=誅=n 2 rrfT R+ r100X 2X 3J4X 1.0X 10_23.14X 10_2X 95+ 5.0交流电流表读数1= Im/返1.4 A.14. （10分）如图11所示，匝数为100匝、边长为0.2m的正方形线圈，在磁感应 强度为2T的匀强磁场中，从中性面开始以10n rad/S勺角速度绕00 轴匀速转动.若线圈自身电阻为2Q,负载电阻R= 6Q,孑10,则开始转动20s内在R上产生的热量为多少焦耳？oi7|图11答案 150J解析电动势最大值为Em = n

15、BSw = 100X 2X 0.2X 0.2X 10n V= 80n V有效值为：E= Em/ ,2= 40,2 n V电流有效值为：E40/2 nR+ r = 6 + 2A = 5 /2n A故产生的热量为 Q= I2Rt= 150 J.15. （12分）如图12所示，匀强磁场磁感应强度 B = 0.5T，匝数为n = 50匝的矩 形线圈，绕垂直于匀强磁场的转轴 00匀速转动，每匝线圈长为L = 25cm，宽 为d = 20cm.线圈每分钟转动1500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示 位置时开始计时.图12写出感应电动势e的瞬时值表达式；若每匝线圈本身电阻 u0.02莒外接一阻值为1

16、3Q的用电器，使线圈与外电 路组成闭合电路，写出感应电流i的瞬时值表达式；(3) 若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时，感应电动势e和感应电流i的瞬时值表达式如何？(4) 画出(1)(2)中的e-1、i t图象.答案见解析解析(1)线圈匝数n = 50,磁场的磁感应强度B= 0.5 T,线圈转动的角速度3=1 50022 开=2 nX 60 rad/s= 50 n rad,线圈的面积 S= Ld = 0.05 m所以 Em = nBSw = 50X 0.5X 0.05X 50 n W196 V从图示位置计时，有e= Emcos 1196cos(50 t*V.若 r = 0.02 皐则 r=

17、50 r = 0.02X50 亠 1 QR总=R+ r= 13 0 114 QEm 196Im= Rm=荷 A = 14 A所以 i = Im COS 3 t 14cos (50 tA(3) 若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e= 196sin (50 t) V，i = 14sin (50 t)rA.(4) 因为 3= 50 n，2 n所以 T= 0.04 s, Em = 196 V, lm= 14 A3(1)(2)中的e t、i t图象分别如图甲、乙所示.甲乙16. (12分)风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图13所示风车阵中发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V,输电线总电阻为10Q若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求：图13在输电线路中设置的升、降压